采用ansys進行溫度和結(jié)構(gòu)的耦合分析需要注意的問題總結(jié)

2017-03-02 by:CAE仿真在線來源:互聯(lián)網(wǎng)

溫度場和結(jié)構(gòu)的耦合有兩種:間接和直接。

間接法,可以理解為先做溫度場的分析,再做結(jié)構(gòu)的分析,其中要引入溫度場分析的結(jié)果。在不同的分析里,單元的性質(zhì)是不同的,但DOF一定要一致。

直接法,和上述方法不同的地方是,單元是直接就定義為含有溫度和結(jié)構(gòu)耦合的單元,然后直接做分析,即不需要分為兩個步驟。

瞬態(tài)分析,一樣可以用上述兩個方法。只是運用第一個時要十分清楚載荷步與分析的關(guān)系,雖然比第二種靈活,但處理起來也十分麻煩。在做溫度場的瞬態(tài)分析,根據(jù)需要,在合適的載荷步停頓,做結(jié)構(gòu)分析(如果想省去單元定義轉(zhuǎn)換的麻煩,那么就定義physics環(huán)境切換)。做完結(jié)構(gòu)分析,再開啟溫度場分析(一樣要轉(zhuǎn)換環(huán)境),這里為確保從某一載荷步出發(fā),我們用FLOCHECK,2,然后繼續(xù)加載邊界條件求解。

耦合的過程很公式化,但是要讓其符合你的要求,就要很小心數(shù)據(jù)的提取。

還有一個問題,結(jié)構(gòu)分析時需不需要刪除熱邊界條件。需要刪除熱邊界條件,比如對流等等。

一般情況下,不考慮變形對溫度的影響(因為特別小),

采用間接耦合,即先計算溫度場,然后讀取溫度場結(jié)果,進行結(jié)構(gòu)分析。........................

載荷步是為了表達隨時間變化的載荷,也就是說把載荷—時間曲線分成載荷步。這是瞬態(tài)與穩(wěn)態(tài)分析最大的不同。分析時對于每一個載荷步都要定義載荷值和對應(yīng)的時間值。而分析類型應(yīng)定義為瞬態(tài)分析,每計算一個載荷步時,都要刪掉上一個載荷步的溫度,除非這些節(jié)點的溫度在瞬態(tài)與穩(wěn)態(tài)分析中都相同。至于單元,個人推薦使用SOLID62,無論是分網(wǎng)還是施加載荷都比教方便,基本可滿足各類瞬態(tài)分析計算條件。......................

首先了解一個概念,順序耦合或是直接耦合的選擇是針對不同的問題選擇的,一般地,當溫度變化對于結(jié)構(gòu)的力學(xué)影響相對很小的時候,也就是說可以忽略的情況下,我們稱之為單向弱耦合,此時采用順序耦合很方便,例如焊接過程,這樣可以節(jié)省分析時間!而對于諸如車的制動系統(tǒng)即車閘盤與閘片的接觸,在制動過程中,由于閘片與閘盤的摩擦生熱會影響兩者的接觸,同時由于閘盤的減速對閘片的生熱也會有很大影響,所以兩者是強耦合,只能采用直接耦合!

你需要選擇合適的耦合方法才能更好的求解你的問題!從實際情況來講,直接耦合是最接近現(xiàn)實的耦合方法,但同時求解也會存在困難性!

你的模型如果是熱力過程同時進行的話,那么這個求解過程無疑是瞬態(tài)的,每一點每一時刻的溫度值都是需要讀入力學(xué)分析中的相應(yīng)時刻的,不存在“靜態(tài)力分析和瞬態(tài)熱分析的過程!

當然,如果你的分析過程是模型先受熱后才開始力載荷的作用,那可以進行”靜態(tài)力分析“,此時你的模型熱分析的溫度值你只需對最終的溫度值以載荷形式賦與結(jié)構(gòu)分析中去,當然,這種過程也就不叫做耦合了!.....................

順序法熱力耦合的基本思路是:在熱載荷作用下溫度場分析的過程,是熱梯度分布漸變的過程。采用足夠小的時間步以保證能夠捕捉到溫度梯度的變化。結(jié)構(gòu)分析跟蹤每個時間,溫度(體載荷)可以用其中某個特定時間的溫度來近似表示,這樣可以用一系列的穩(wěn)態(tài)分析來模擬整個求解域內(nèi)的應(yīng)力變化。

從理論上來講,我認為是可以在結(jié)構(gòu)分析時也采用瞬態(tài)分析,把每個時間步內(nèi)所有子步的溫度讀出來,作為隨時間變化的體載荷,應(yīng)該是可行的。但問題是:這種做法有沒有價值。

由于在溫度場分析時,要求有足夠小的時間間隔,在該時間段內(nèi),溫度梯度變化不明顯,取該時間段內(nèi)某個溫度值作為體載荷(比如取最后一個子步),相當于瞬態(tài)法分析中施加“階躍“載荷,從這一點來說,穩(wěn)態(tài)或瞬態(tài)分析結(jié)果差別應(yīng)該很小。...........

開放分享：優(yōu)質(zhì)有限元技術(shù)文章,助你自學(xué)成才